Влияние природы реагирующих веществ

Скорость и константа химической реакции. Теория активации. Закон действующих масс. Теория катализа. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия. Катализаторы, ферменты, их роль при производстве и хранении пищевых продуктов. Температурный режим хранения пищевого сырья и приготовления продуктов питания

Ход занятия

1. Освоение теоретического материала: прослушать видео-лекции, прочитать теоретический материал, выписать в тетрадь основные термины и понятия, схемы, таблицы.

2. Выполнить домашнее задание

Теоретический материал

Скорость химической реакции

Скорость химической реакции – основное понятие химической кинетики, выражающее отношения количества прореагировавшего вещества (в молях) к отрезку времени, за которое произошло взаимодействие.

Скорость реакции отражает изменение концентраций реагирующих веществ за единицу времени. Единицы измерения для гомогенной реакции: моль/л * сек. Физический смысл в том, что каждую секунду какое-то количество одного вещества превращается в другое в единице объема.

Давайте решим несложное задание для примера:

Молярная концентрация вещества до реакции составляла 1.5 моль/л по итогу реакции – 3 моль/л. Объем смеси 10 литров, реакция заняла 20 секунд. Рассчитайте скорость реакции.

Влияние природы реагирующих веществ

При изучении агрегатных состояний веществ возникает вопрос: где же быстрее всего идут реакции: между газами, растворами или твердыми веществами?

Запомните, что самая высокая скорость реакции между растворами, в жидкостях. В газах она несколько ниже.

Если реакция гетерогенная: жидкость + твердое вещество, газ + твердое вещество, жидкость + газ, то большую роль играет площадь соприкосновения реагирующих веществ.

Очевидно, что большой кусок железа, положенный в соляную кислоту, будет гораздо дольше реагировать с ней, нежели чем измельченное железо - железная стружка.

Химическая активность также играет важную роль. Например, отвечая на вопрос: какой из металлов Li или K быстрее прореагирует с водой? Мы отдадим предпочтение литию, так как в ряду активности металлов он стоит левее калия, а значит литий активнее калия.

Иногда для верного ответа на вопрос о скорости реакции требуется знание активности кислот. Мы подробнее обсудим эту тему в гидролизе, однако сейчас я замечу: чем сильнее (активнее) кислота, тем быстрее идет реакция.

Например, реакцию магния с серной кислотой протекает гораздо быстрее реакции магния с уксусной кислотой. Причиной этому служит то, что серная кислота относится к сильным (активным) кислотам, а активность уксусной кислоты меньше, она является слабой кислотой.

Катализаторы и ингибиторы

Катализатор (греч. katalysis — разрушение) - вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не участвующее в ней. Катализатор не расходуется в химической реакции.

Многие химические реакции в нашем организме протекают с участием катализаторов - белковых молекул, ферментов. Без катализаторов подобные реакции шли бы сотни лет, а с катализаторами идут одну долю секунды.

Катализом называют явление ускорения химической реакции под действием катализатора, а химические реакции, идущие с участием катализатора - каталитическими.

Ингибитор (лат. inhibere - задерживать) - вещество, замедляющее или предотвращающее протекание какой-либо химической реакции.

Ингибиторы применяют для замедления коррозии металла, окисления топлива, старения полимеров. Многие лекарственные вещества являются ингибиторами.

Так при лечении гастрита - воспаления желудка (греч. gaster - желудок) или язв часто назначаются ингибиторы протонной помпы - химические вещества, которые блокирует выработку HCl слизистой желудке. В результате этого соляная кислота прекращает воздействие на поврежденную стенку желудка, воспаление стихает.

Концентрация. Теория активации. Закон действующих масс. Химическое равновесие

Задание: Пройдите по ссылкам и прослушайте видео-уроки

Таблица 1. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности.

Продукт	Ферменты	Назначение	Применяемая форма	Допустимая концентрация или время
Хлебопечение
Злаковые и крахмалы	Амилаза	Ускорение ферментации; улучшение качества муки для получения буханок большего объема, улучшение цвета корки и структуры мякиша	Жидкость или таблетки	0,002…0,06 % к массе муки
	Протеазы	Модификация глютена при выпечке бисквитов; сокращение времени перемешивания теста	Порошок	До 0,25 % к массе муки
Производство глюкозы
	Амилоглюкозиназа	Проведение технологического процесса гидролиза	Жидкость	0,06…0,131 % к СВ
Производство фруктозы
	Глюкоизомераза	Конверсия глюкозы во фруктозу	Иммобилизированные системы	0,015…0,03 % к СВ; 0,16 к СВ сырья
Пивоварение
Спиртные напитки	Амилазы	Снижение вязкости пульпы Конверсия крахмала в сахар для ферментации	Жидкость	0,025 % 0,003 %
	Танназы	Удаление полифенолов	Жидкость или порошок	0,03 %
	Глюканазы	Улучшение фильтрации Образование дополнительного сахара для ферментации	Жидкость	≈ 0,1 % к СВ ≈ 0,1 % к СВ
	Целлюлазы	Улучшение фильтрации за счет гидролиза сложных веществ клеточных оболочек	Жидкость или порошок	≈ 0,1 %
	Протеазы	Обеспечение азота для дрожжевого брожениея; улучшение фильтрации и предотвращение охлаждения	Жидкость или порошок	≈ 0,3 % к СВ
	Диацетилредуктаза	Удаление диацетилов в пиве	Жидкость	—
Виноделие
	Пектиназа	Осветление вина	Преимущественно жидкость	0,01-0,02 %
	Амилоглюкозиназа	Удаление помутнений, улучшение фильтрации	Жидкость или порошок	0,002 % (масса/объем)
	Глюкозооксидаза	Удаление кислорода	Порошок/жидкость	10…70 ГОК 1-1
Производство кофе
Безалкогольные напитки	Целлюлазы	Расщепление целлюлозы в процессе сушки	Жидкость или порошок	—
	Пектиназы	Устранение гелеобразных пленок в процессе ферментации	То же	20…50 мг/л
Производство чая
	Целлюлазы	Разрушение целлюлозы в процессе ферментации		—
Производство безалкогольных напитков
	Каталазы	Стабилизация цитрусовых терпенов	Порошок/жидкость	В сочетании с глюкозооксидазой
	Глюкозооксидазы	То же	То же	20…90 ГОК 1-1
Производство какао
	Пектиназы	Гидролиз шелухи бобов в процессе ферментации	Жидкость	11…20 мг/л
Производство молока
	Каталаза	Удаление Н2О2 (перекись водорода)	Жидкость или порошок	—
	β-Галактозидаза	Предотвращение зернистой текстуры; стабилизация белка при замерзании	Иммобилизированные системы	Несколько недель
	Протеазы	Стабилизация сухого молока	То же	То же
Производство сыров
Продукты животноводства	Протеазы	Коагуляция казеина	Порошок или раствор	≈ 0,01…0,15 %
	Липаза	Формирование аромата	Жидкость или порошок	≈ 1 % к СВ
Производство соков
Фрукты и овощи	Амилазы	Удаление крахмала для улучшения выделения сока	Жидкость или порошок	0,0005…0,002 % (масса/объем)
	Целлюлазы	Повышение эффективности выделения сока	Как правило, жидкость	0,0002…0.005 % (масса/объем)
	Пектиназы	Повышение эффективности выделения сока. Направленное осветление	То же	0,003…0,03 % 0,01…0,02 %
	Глюкозооксидаза	Удаление кислорода	Порошок/жидкость	20…200 ГОК 1-1
	Нарингиназа	Устранения горечи цитрусовых	Порошок	—
Производство овощных консервов
	Амилазы	Приготовление и умягчение пюре	Жидкость	—
	Пектиназа	Получение гидролизатов		—
Производство мяса и рыбопродуктов
Мясо и другие белковые продукты	Протеазы	Тендеризация мяса Получение рыбного гидролизата Улучшение обработки рыбы для сохранения «связанной воды»   Удаление рыбьего жира из тканей	Жидкость   Жидкость	Варьируется для различных применений и различных энзимов ≈ 2 % от содержания белков ≈ 2 %
Производство яичных продуктов
	Липазы	Улучшение процессов взбивания и эмульгирования	Иммобилизированная система или порошок	По инструкции
	Протеазы	Улучшение свойств при высушивании	Жидкость или порошок	По инструкции
Экстрагирование растительных масел
	Пектиназы	Расщепление пектиновых веществ для выделения масла	Жидкость или порошок	0,5…2 % к СВ
	Целлюлазы	Гидролиз веществ клеточных стенок	То же	0,5…2 % к СВ
Гидролиз масел
	Липазы	Получение свободных жирных кислот		≈ 2 % к СВ
Синтез сложных эфиров
	Эстеразы	Производство терпеновых эфиров для интенсификации запахов органических кислот и спиртов	Иммобилизированные системы или порошок	≈ 2 % к СВ; ≈ 2 % э/с на каждую загрузку
Межмолекулярная этерификация
	Липазы	Получение триацилглицеринов из дешевого кормового сырья	Иммобилизированные системы	≈ 1…5 % э/с

Физические

К этим процессам относятся изменения, не связанные с состоянием и свойствами продуктов. Ломка, бой, деформация, усыхание, внешние повреждения – все это ухудшает внешний вид продуктов и снижает их питательную ценность.

Химические

Химические процессы, в которых не принимают участия ферменты, способны изменить состав продуктов, сделав их не только некачественными, но и вредными. Прогоркание товаров, содержащих жиры, вздутие консервных банок, потеря цвета напитками могут усиливаться при повышенной температуре и чрезмерной вентиляции.

Биологические

К биологическим процессам, происходящим под воздействием микроорганизмов, относятся брожение, гниение, появление плесени. Опасность этих изменений заключается в том, что в течение некоторого времени полуфабрикаты и приготовленные ранее блюда никак не изменяются внешне и выглядят вполне качественными, но если употреблять их в пищу, то они способны нанести вред здоровью.

Условия, в которых надлежит выдерживать те или иные виды продуктов, зависят как от состава, так и от способа их обработки. Владельцы частных домов имеют некоторые преимущества по сравнению с владельцами частных квартир, поскольку могут оборудовать специализированное объемное хранилище для размещения заготовок на длительных срок. Тем не менее, даже горожанам стоит знать правила хранения основных продуктов питания.

Залогом сохранения продовольствием качества и полезности является правильный санитарный режим и регулярные проверки. В зависимости от товара время хранения может колебаться от нескольких часов до нескольких лет, но в любом случае основными факторами, влияющими на качество, являются:

· температура;

· влажность;

· освещенность;

· воздухообмен.

Существенное влияние на сохранность оказывают также соседство с другими товарами (особенно имеющими сильный аромат) и особенности упаковки и укладки.

 

Влажность

Чрезмерное повышение влажности, как правило, вызывает активизацию всех процессов, происходящих в продуктах, однако некоторые категории продовольствия хорошо чувствуют себя и во влажной атмосфере (например, овощи и фрукты). Особого внимания требуют товары с повышенной гигроскопичностью (сахар, мука, крупы), которые нуждаются в сухом микроклимате. По этой причине в холодильной камере целесообразно организовать изолированные отсеки, в которых будет поддерживаться заданный уровень влажности.

Освещенность

Несмотря на то, что многие продукты нетребовательны к отсутствию света, существуют товары, которым противопоказано нахождение на ярком свету. Так, гораздо лучше в темноте сохраняются вино, мясо, молоко, содержащиеся в свежих овощах витамины не разрушаются в темноте, а жиры, входящие в состав ряда продуктов, не прогоркают, если в помещении нет ярких источников света.

Воздухообмен

Вентиляция воздуха позволяет избавиться от лишней влаги, тем самым предотвращается возникновение плесени и развитие микроорганизмов. Однако слишком активный доступ кислорода может стимулировать окисление, вследствие которого продукты начнут портиться. По этой причине необходимо контролировать состав воздуха на складе, регулируя поступление свежих потоков.

Скорость и константа химической реакции. Теория активации. Закон действующих масс. Теория катализа. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия. Катализаторы, ферменты, их роль при производстве и хранении пищевых продуктов. Температурный режим хранения пищевого сырья и приготовления продуктов питания

Ход занятия

1. Освоение теоретического материала: прослушать видео-лекции, прочитать теоретический материал, выписать в тетрадь основные термины и понятия, схемы, таблицы.

2. Выполнить домашнее задание

Теоретический материал

Скорость химической реакции

Скорость химической реакции – основное понятие химической кинетики, выражающее отношения количества прореагировавшего вещества (в молях) к отрезку времени, за которое произошло взаимодействие.

Скорость реакции отражает изменение концентраций реагирующих веществ за единицу времени. Единицы измерения для гомогенной реакции: моль/л * сек. Физический смысл в том, что каждую секунду какое-то количество одного вещества превращается в другое в единице объема.

Давайте решим несложное задание для примера:

Молярная концентрация вещества до реакции составляла 1.5 моль/л по итогу реакции – 3 моль/л. Объем смеси 10 литров, реакция заняла 20 секунд. Рассчитайте скорость реакции.

Влияние природы реагирующих веществ

При изучении агрегатных состояний веществ возникает вопрос: где же быстрее всего идут реакции: между газами, растворами или твердыми веществами?

Запомните, что самая высокая скорость реакции между растворами, в жидкостях. В газах она несколько ниже.

Если реакция гетерогенная: жидкость + твердое вещество, газ + твердое вещество, жидкость + газ, то большую роль играет площадь соприкосновения реагирующих веществ.

Очевидно, что большой кусок железа, положенный в соляную кислоту, будет гораздо дольше реагировать с ней, нежели чем измельченное железо - железная стружка.

Химическая активность также играет важную роль. Например, отвечая на вопрос: какой из металлов Li или K быстрее прореагирует с водой? Мы отдадим предпочтение литию, так как в ряду активности металлов он стоит левее калия, а значит литий активнее калия.

Иногда для верного ответа на вопрос о скорости реакции требуется знание активности кислот. Мы подробнее обсудим эту тему в гидролизе, однако сейчас я замечу: чем сильнее (активнее) кислота, тем быстрее идет реакция.

Например, реакцию магния с серной кислотой протекает гораздо быстрее реакции магния с уксусной кислотой. Причиной этому служит то, что серная кислота относится к сильным (активным) кислотам, а активность уксусной кислоты меньше, она является слабой кислотой.